DE69233489T2 - Process for the preparation of diagnostics - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung diagnostischer Mittel, umfassend hohle, vorzugsweise proteinhaltige Mikrokapseln, die zur Verstärkung einer Ultraschallbildgebung verwendet werden.The The present invention relates to the production of diagnostic agents, comprising hollow, preferably protein-containing, microcapsules suitable for reinforcement an ultrasound imaging are used.
Die Tatsache, dass Luftblasen im Körper zur Echokardiographie verwendet werden können, ist bereits einige Zeit bekannt. Blasenhaltige Flüssigkeiten können zu diesem Zweck in den Blutstrom injiziert werden (siehe Ophir et al. (1980) "Ultrasonic Imaging" 2, 67–77, die Blasen in einer Collagenmembran stabilisierten, US-A-4 446 442 (Schering) und EP-A-131 540 (Schering)) und die EP-A-224 934 und die EP-A-324 938 offenbaren die Verwendung von durch Beschallen einer Albuminlösung erzeugten Blasen. Die Größenverteilung der Blasen ist jedoch offensichtlich nicht steuerbar und die Blasen verschwinden, wenn sie unter Druck gesetzt werden, den sie im linken Ventrikel erfahren (Shapiro et al. (1990) J. Am. Coll. Cardiology, 16(7), 1603–1607).The Fact that bubbles in the body can be used for echocardiography, is already some time known. Bubble-containing liquids can be injected into the bloodstream for this purpose (see Ophir et al. (1980) "Ultrasonic Imaging "2, 67-77, the Bubbles stabilized in a collagen membrane, US-A-4 446 442 (Schering) and EP-A-131 540 (Schering)) and EP-A-224 934 and EP-A-324 938 disclose the use of sonication produced by sonicating an albumin solution Blow. The size distribution the bubbles, however, are obviously not controllable and the bubbles disappear when they are pressurized, which they left in the left Ventricles (Shapiro et al., (1990) J. Am. Coll. 16 (7), 1603-1607).
Die EP-A-52 575 offenbart für den gleichen Verwendungszweck feste Teilchen, die im Inneren Gas mitführen, wobei das Gas aus den Teilchen im Blutstrom freigesetzt wird.The EP-A-52 575 discloses for the same use solid particles that are inside gas carry, wherein the gas is released from the particles in the bloodstream.
EP-458 745 (Sintetica) offenbart ein Verfahren zur Herstellung luft- oder gasgefüllter Mikroballons durch Grenzflächenpolymerisation synthetischer Polymere, beispielsweise Polylactide und Polyglykolide. Die WO 91/12823 (Delta) offenbart ein ähnliches Verfahren unter Verwendung von Albumin. Wheatley et al. (1990) Biomaterials 11, 713–717 offenbaren ionotrope Gelierung von Alginat zur Bildung von Mikrobläschen eines Durchmessers von über 30 μm. Die WO 91/09629 offenbart Liposome zur Verwendung als Ultraschallkontrastmittel.EP-458 745 (Sintetica) discloses a process for producing air or gas-filled Microballoons by interfacial polymerization synthetic polymers, for example polylactides and polyglycolides. WO 91/12823 (Delta) discloses a similar method using of albumin. Wheatley et al. (1990) Biomaterials 11, 713-717 ionotropic gelling of alginate to form microbubbles of one diameter from above 30 μm. The WO 91/09629 discloses liposomes for use as ultrasound contrast agents.
Wir fanden nun heraus, dass ein Verfahren der Zerstäubung einer Lösung einer Mikrokapseln bildenden Substanz und des an schließenden Unlöslichmachens der gebildeten Mikrokapseln zu einem verbesserten Produkt führt. Przyborowski et al. (1982, Eur. J. Nucl. Med. 7, 71–72) offenbarten die Herstellung von Mikrokügelchen von humanem Serumalbumin (HSA) durch Sprühtrocknen für eine radioaktive Markierung und eine anschließende Verwendung bei der szintigraphischen Abbildung der Lunge. Es wurde nicht gesagt, dass die Mikrokügelchen hohl sind, und es wurden bei unserer Wiederholung der Arbeit nur feste Mikrokügelchen erzeugt. Wenn die Teilchen nicht hohl sind, sind sie für Echokardiographie ungeeignet. Ferner wurden die Mikrokügelchen in einem Einstufenverfahren hergestellt, von dem wir fanden, dass es sich zur Herstellung von für Echokardiographie geeigneten Mikrokapseln nicht eignet; es war in dem vorherigen Verfahren nötig, nichtdenaturiertes Albumin von den Mikrokügelchen zu entfernen (was bei unserem Verfahren nicht nötig ist); und es wurde offensichtlich ein breiter Größenbereich der Mikrokügelchen erhalten, da eine weitere Siebstufe notwendig war. Daher war nicht nur das Verfahren von Przyborowski et al. offensichtlich keines, das für die Herstellung von bei der Ultraschallbildgebung brauchbaren Mikrokapseln gewählt werden kann, sondern die hergestellten Teilchen waren auch für den Zweck ungeeignet. Wir fanden eine beträchtliche Verbesserung gegenüber dem früheren Verfahren heraus.We found out now that a method of atomizing a solution of a Microcapsule-forming substance and the subsequent insolubilization of the formed Microcapsules leads to an improved product. Przyborowski et al. (1982, Eur. J. Nucl. Med. 7, 71-72) disclosed the preparation of microspheres of human serum albumin (HSA) by spray drying for one radioactive labeling and subsequent use in scintigraphic Illustration of the lung. It was not said that the microspheres are hollow, and it was at our repetition of work only solid microspheres generated. If the particles are not hollow, they are for echocardiography not suitable. Furthermore, the microspheres were in a one-step process from which we found that it was for the manufacture of for echocardiography suitable microcapsules not suitable; it was in the previous procedure necessary, to remove undenatured albumin from the microspheres not necessary for our procedure is); and, apparently, a wide size range of the microspheres received, as a further screening stage was necessary. Therefore was not only the method of Przyborowski et al. obviously none, that for the preparation of microcapsules useful in ultrasound imaging chosen but the manufactured particles were also for the purpose not suitable. We found a considerable one Improvement over the former Procedure out.
Der Artikel von Przyborowski et al. bezieht sich auf zwei frühere Offenbarungen von Verfahren zur Bildung von Albuminteilchen zur Lungenszintigraphie. Aldrich & Johnston (1974) Int. J. Appl. Rad. Isot. 25, 15–18 offenbarten die Verwendung einer schnellrotierenden Scheibe zur Erzeugung von Teilchen eines Durchmessers von 3–70 μm, die dann in heißem Öl denaturiert werden. Das Öl wird entfernt und die Teilchen werden mit Radioisotopen markiert. Raju et al. (1978) Isotopenpraxis 14(2), 57–61 verwendeten die gleiche Technik einer schnellrotierenden Scheibe, denaturierten das Albumin jedoch durch einfaches Erhitzen der Teilchen. In keinem Fall wurden hohle Mikrokapseln erwähnt und die hergestellten Teilchen waren für Echokardiographie nicht brauchbar.Of the Article by Przyborowski et al. refers to two earlier revelations of methods for forming albumin particles for pulmonary scintigraphy. Aldrich & Johnston (1974) Int. J. Appl. Rad. Isot. 25, 15-18 disclosed the use a spinning disk for producing particles of a Diameter of 3-70 microns, which then denatured in hot oil become. The oil is removed and the particles are labeled with radioisotopes. Raju et al. (1978) Isotope Practice 14 (2), 57-61 used the same Technique of a fast rotating disc, denatured the albumin however, by simply heating the particles. In no case were mentioned hollow microcapsules and the particles produced were not useful for echocardiography.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens, das eine erste Stufe des Zerstäubens einer Lösung oder Dispersion eines proteinhaltigen wandbildenden Materials zur Bildung von pharmazeutisch akzeptablen Mikrokapseln durch Verdampfen des flüssigen Trägers umfasst.One Aspect of the present invention is the provision of a method this is a first stage of sputtering a solution or dispersion of a proteinaceous wall-forming material for Formation of pharmaceutically acceptable microcapsules by evaporation of the liquid carrier includes.
Vorzugsweise wird das dadurch erhaltene Produkt einer zweiten Stufe der Verringerung der Wasserlöslichkeit von mindestens der Außenseite der Mikrokapseln unterzogen.Preferably the product thus obtained becomes a second stage of reduction the water solubility from at least the outside subjected to the microcapsules.
Die zwei Stufen können als ein einziger Prozess durchgeführt werden oder das Zwischenprodukt der ersten Stufe kann gesammelt und in der zweiten Stufe getrennt behandelt werden. Diese zwei Möglichkeiten werden im folgenden als der Einstufenprozess und der Zweistufenprozess bezeichnet.The two levels can be carried out as a single process or the intermediate the first stage can be collected and separated in the second stage be treated. These two options will be in the following as the one-step process and the two-step process designated.
Ein zweiter Aspekt ist die Bereitstellung von pharmazeutisch akzeptablen Mikrokapseln gemäß der Definition in Anspruch 1 oder Anspruch 2.A second aspect is the provision of pharmaceutically acceptable microcapsules according to the Definition in claim 1 or claim 2.
Das wandbildende Material und die Verfahrensbedingungen sollten so gewählt werden, dass das Produkt unter den Verwendungsbedingungen ausreichend nichttoxisch und nichtimmunogen ist, was klar von der verabreichten Dosis und der Dauer der Behandlung abhängt. Das wandbildende Material kann ein Stärkederivat, ein synthetisches Polymer, wie tert.-Butyloxycarbonylmethylpolyglutamat (US-A-4 888 398) oder ein Polysaccharid, wie Polydextrose, sein.The wall-forming material and the process conditions should be chosen so that the product is sufficiently non-toxic under the conditions of use and not immunogenic, which is clear from the dose administered and the duration of the treatment. The wall-forming material may be a starch derivative, a synthetic Polymer, such as tert-butyloxycarbonylmethylpolyglutamate (US-A-4 888 398) or a polysaccharide such as polydextrose.
Im
allgemeinen kann das wandbildende Material aus äußerst hydrophilen, biologisch
abbaubaren, physiologisch kompatiblen Polymeren ausgewählt werden.
Von solchen Polymeren lassen sich Polysaccharide geringer Wasserlöslichkeit,
Polylactide und Polyglykolide und ihre Copolymere, Copolymere von
Lactiden und Lactonen, wie ε-Caprolacton, δ-Valerolacton,
Polypeptide und Proteine, wie Gelatine, Kollagen, Globuline und
Albumine anführen.
Andere geeignete Polymere umfassen Poly(ortho)ester (siehe beispielsweise
US-A-4 093 709, US-A-4 131 648; US-A-4 138 344; US-A-4 180 646;
Polymilch- und Poly glykolsäure
und deren Copolymere, beispielsweise DEXON (siehe J. Heller (1980)
Biomaterials 1,51); Poly(DL-lactid-co-δ-caprolacton), Poly(DL-lactid-co-δ-valerolacton),
Poly(DL-lactid-co-γ-butyrolacton),
Polyalkylcyanoacrylate; Polyamide, Polyhydroxybutyrat; Poly-dioxanon;
Poly-β-aminoketone
(Polymer 23 (1982), 1693); Polyphosphazene (Science 193 (1976),
1214); und Polyanhydride. Literaturstellen bezüglich biologisch abbaubarer
Polymere finden sich in R. Langer et al. (1983) Macromol. Chem.
Phys. C23, 61–125.
Polyaminosäuren,
wie Polyglutamin- und Polyasparaginsäure, können ebenfalls verwendet werden
sowie deren Derivate, d.h. partielle Ester mit niedrigeren Alkoholen
oder Glykolen. Ein brauchbares Beispiel solcher Polymere ist Poly(tert.-butylglutamat).
Copolymere mit anderen Aminosäuren,
beispielsweise Methionin, Leucin, Valin, Prolin, Glycin, Alanin
und dgl., sind ebenfalls möglich.
Vor kurzem wurde über
einige neuartige Derivate von Polyglutamin- und Polyasparginsäure mit
gesteuerter biologischer Abbaubarkeit berichtet. (Siehe WO 87/03891;
US-4 888 398 und EP-130 935). Diese Polymere (und Copolymere mit
anderen Aminosäuren)
besitzen Formeln der folgenden Art:
A
kann auch für
Gruppen der Formeln
Die genannten Polymere eignen sich zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mikrokügelchen und in Abhängigkeit von der Natur der Substituenten R, R1, R2 und X können die Eigenschaften der Wand, beispielsweise die Festigkeit, Elastizität und biologische Abbaubarkeit, gesteuert werden. X kann beispielsweise Methyl (Alanin), Isopropyl (Valin), Isobutyl (Leucin und Isoleucin) oder Benzyl (Phenylalanin) sein.The polymers mentioned are suitable for the preparation of the microspheres according to the invention and, depending on the nature of the substituents R, R 1 , R 2 and X, the properties of the wall, for example the strength, elasticity and biodegradability, can be controlled. X can be, for example, methyl (alanine), isopropyl (valine), isobutyl (leucine and isoleucine) or benzyl (phenylalanine).
Zweckmäßigerweise ist das wandbildende Material proteinhaltig. Beispielsweise kann es Kollagen, Gelatine oder (Serum)Albumin, in jedem Falle vorzugsweise humanen Ursprungs (d.h. von Menschen stammend oder von dem humanen Protein entsprechender Natur) sein. Vorzugsweise ist es Humanserumalbumin (HA), das aus Blutspenden oder idealerweise aus der Fermentation von Mikroorganismen (einschließlich Zellinien), die für eine Expression von HA transformiert oder transfiziert wurden, stammt.Conveniently, the wall-forming material is proteinaceous. For example, can It is preferably collagen, gelatin or (serum) albumin, in any case of human origin (i.e., derived from or derived from human Protein of appropriate nature). Preferably, it is human serum albumin (HA), that from blood donations or ideally from the fermentation of microorganisms (including Cell lines), which for an expression of HA has been transformed or transfected.
Verfahren zur Expression von HA (wobei dieser Ausdruck Analoga und Fragmente von Humanalbumin, beispielsweise die der EP-A-322 094, und Polymere von monomerem Albumin umfaßt) sind beispielsweise in EP-A-201 239 und EP-A-286 424 offenbart. "Analoga und Fragmente" von HA umfassen alle Peptide, (i) die im erfindungsgemäßen Verfahren eine Mikrokapsel bilden können und (ii) von denen eine fortlaufende Region von mindestens 50% (vorzugsweise mindestens 75%, 80%, 90% oder 95%) der Aminosäuresequenz zu mindestens 80% homolog (vorzugsweise zu mindestens 90%, 95% oder 99% homolog) zu einer fortlaufenden Region von mindestens 50% (vorzugsweise 75%, 80%, 90% oder 95%) von Humanalbumin ist. HA, das durch rekombinante DNA-Techniken erzeugt wird, wird besonders bevorzugt. Daher kann das HA durch Expression einer für HA codierenden Nucleotidsequenz in Hefe oder einem sonstigen Mikroorganismus und Reinigen des Produkts nach den einschlägigen bekannten Verfahren erzeugt werden. Einem solchen Material fehlen die Fettsäuren, die mit aus Serum stammendem Material verbunden sind. Vorzugsweise ist das HA praktisch frei von Fettsäuren; d.h. es enthält weniger als 1% der Fettsäurekonzentration von aus Serum stammendem Material. Vorzugsweise ist Fettsäure in dem HA nicht nachweisbar.Methods of expressing HA (which term includes analogs and fragments of human albumin, such as those of EP-A-322 094, and polymers of monomeric albumin) are disclosed, for example, in EP-A-201 239 and EP-A-286 424. "Analogs and fragments" of HA encompass all peptides which (i) can form a microcapsule in the method of the invention and (ii) of which a continuous Re gion of at least 50% (preferably at least 75%, 80%, 90% or 95%) of the amino acid sequence is at least 80% homologous (preferably at least 90%, 95% or 99% homologous) to a contiguous region of at least 50% ( preferably 75%, 80%, 90% or 95%) of human albumin. HA produced by recombinant DNA techniques is particularly preferred. Therefore, the HA can be generated by expressing a nucleotide sequence coding for HA in yeast or other microorganism and purifying the product according to the relevant known methods. Such a material lacks the fatty acids associated with serum-derived material. Preferably, the HA is substantially free of fatty acids; ie it contains less than 1% of the fatty acid concentration of serum-derived material. Preferably, fatty acid is not detectable in the HA.
In der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen wird der Ausdruck "Protein" verwendet, da wir dieses bevorzugen, jedoch können selbstverständlich, wie im vorhergehenden diskutiert, andere biologisch kompatible wandbildende Materialien verwendet werden.In In the following description of preferred embodiments, the term "protein" is used as we this, however, can Of course, as discussed above, other biologically compatible wall-forming Materials are used.
Die Proteinlösung oder -dispersion ist zweckmäßigerweise 0,1–50%ig (G/V), vorzugsweise etwa 5,0–25,0%ig an Protein, insbesondere wenn das Protein Albumin ist. Etwa 20%ig ist optimal. Es können Gemische wandbildender Materialien verwendet werden, wobei sich in diesem Fall die Prozentsätze in den letzten beiden Sätzen auf den Gesamtgehalt wandbildender Materialien beziehen.The protein solution or dispersion is expediently 0.1-50% strength (W / v), preferably about 5.0-25.0% to protein, especially if the protein is albumin. About 20% is optimal. It can Mixtures of wall-forming materials are used, wherein in this case the percentages in the last two sentences refer to the total content of wall-forming materials.
Die zu versprühende Zubereitung kann außer dem wandbildenden Material und Lösungsmittel oder Trägerflüssigkeit andere Substanzen enthalten. Daher kann die wäßrige Phase 1–20 Gew.-% wasserlösliche hydrophile Verbindungen, wie Zucker und Polymere, als Stabilisatoren, beispielsweise Polyvinylalkohol (PVA), Polyvinylpyrrolidon (PVP), Polyethylenglykol (PEG), Gelatine, Polyglutaminsäure und Polysaccharide, wie Stärke, Dextran, Agar-Agar, Xanthan und dgl. enthalten. Ähnliche wäßrige Phasen können als die Trägerflüssigkeit verwendet werden, in der das Mikrokügelchenendprodukt vor Gebrauch suspendiert wird. Es können Emulgatoren verwendet werden (0,1–5 Gew.-%), die physiologisch äußerst akzeptable Emulgatoren umfassen, beispielsweise Eilecithin oder Sojabohnenlecithin, oder synthetische Lecithine, wie gesättigte synthetische Lecithine, beispielsweise Dimyristoylphosphatidylcholin, Dipalmitoylphosphatidylcholin oder Distearoylphosphatidylcholin, oder ungesättigte synthetische Lecithine, wie Dioleylphosphatidylcholin oder Dilinoleylphosphatidylcholin. Emulgatoren können auch Netzmittel, wie freie Fettsäuren, Ester von Fett säuren mit Polyoxyalkylenverbindungen, wie Polyoxypropylenglykol und Polyoxyethylenglykol; Ether von Fettalkoholen mit Polyoxyalkylenglykolen; Ester von Fettsäuren mit polyoxyalkyliertem Sorbitan; Seifen; Glycerol-polyalkylenstearat; Glycerol-polyoxyethylenricinoleat; Homo- und Copolymere von Polyalkylenglykolen; polyethoxyliertes Sojaöl und Rizinusöl sowie hydrierte Derivate; Ether und Ester von Saccharose oder anderen Kohlehydraten mit Fettsäuren, Fettalkoholen, wobei diese optional polyoxyalkyliert sind; Mono-, Di- und Triglyceride von gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren, Glyceride oder Sojaöl und Saccharose umfassen.The to be sprayed Preparation can except the wall-forming material and solvent or carrier liquid contain other substances. Therefore, the aqueous phase can be 1-20 wt%. water-soluble hydrophilic Compounds, such as sugars and polymers, as stabilizers, for example Polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), polyethylene glycol (PEG), gelatin, polyglutamic acid and polysaccharides, such as starch, Dextran, agar, xanthan and the like. Similar aqueous phases can be used as the carrier liquid used in which the final microsphere product before use is suspended. It can emulsifiers be used (0.1-5 Wt .-%), the physiologically very acceptable Emulsifiers include, for example, egg lecithin or soybean lecithin, or synthetic lecithins, such as saturated synthetic lecithins, for example, dimyristoylphosphatidylcholine, dipalmitoylphosphatidylcholine or distearoylphosphatidylcholine, or unsaturated synthetic lecithins, such as dioleylphosphatidylcholine or dilinoleylphosphatidylcholine. Emulsifiers can also wetting agents, such as free fatty acids, Esters of fatty acids with polyoxyalkylene compounds such as polyoxypropylene glycol and polyoxyethylene glycol; Ethers of fatty alcohols with polyoxyalkylene glycols; Esters of fatty acids with polyoxyalkylated sorbitan; Soap; Glycerol polyalkylenstearat; Glycerol-polyoxyethylene ricinoleate; Homo- and copolymers of polyalkylene glycols; polyethoxylated soybean oil and castor oil and hydrogenated derivatives; Ethers and esters of sucrose or others Carbohydrates with fatty acids, Fatty alcohols, these optionally being polyoxyalkylated; Mono-, Di- and triglycerides of saturated or unsaturated fatty acids, Glycerides or soybean oil and sucrose.
Zusätze können in die Wand der Mikrokügelchen eingearbeitet werden, um die physikalischen Eigenschaften, wie Dispergierbarkeit, Elastizität und Wasserdurchlässigkeit, zu modifizieren.Additions can be made in the wall of the microspheres incorporated into the physical properties, such as dispersibility, elasticity and water permeability, to modify.
Von den brauchbaren Zusätzen kann man Verbindungen anführen, die die Wand "hydrophobisieren" können, um die Wasserdurchlässigkeit zu verringern, beispielsweise Fette, Wachse und Kohlenwasserstoffe hohen Molekulargewichts. Zusätze, die die Dispergierbarkeit der Mikrokügelchen in dem injizierbaren Flüssigkeitsträger verbessern, sind amphipathische Verbindungen, wie die Phospholipide; sie erhöhen auch die Wasserdurchlässigkeit und die biologische Abbaurate.From the useful additives you can lead connections, which can "hydrophobize" the wall the water permeability to reduce, for example, fats, waxes and hydrocarbons high Molecular weight. Additions, the dispersibility of the microspheres in the injectable Improve fluid carrier, are amphipathic compounds, such as the phospholipids; they increase too the water permeability and the biodegradation rate.
Zusätze, die die Wandelastizität erhöhen, sind Plastifizierungsmittel, wie Isopropylmyristat und dgl. Ebenfalls sehr brauchbare Zusatzstoffe bestehen aus Polymeren, die mit dem der Wand selbst verwandt sind, jedoch ein relativ niedriges Molekulargewicht aufweisen. Beispielsweise können bei Verwendung von Copolymeren des Polymilchsäure/Polyglykolsäuretyps als wandbildendem Material die Eigenschaften der Wand in vorteilhafter Weise modifiziert werden (erhöhte Weichheit und biologische Abbaubarkeit), indem als Zusatzstoffe Polyglykolide oder Polylactide geringen Molekulargewichts (1000–15000 Dalton) eingearbeitet werden. Auch Polyethylenglykol eines mäßigen bis niedrigen Molekulargewichts (beispielsweise PEG 2000) ist ein brauchbarer Weichmacherzusatz.Additives that the elasticity of change increase, are plasticizers such as isopropyl myristate and the like. Also very useful additives consist of polymers with the the wall itself are related, but a relatively low molecular weight exhibit. For example, you can when using copolymers of the polylactic acid / polyglycolic acid type as wall-forming material, the properties of the wall in an advantageous Be modified (increased Softness and biodegradability) by adding as additives Low Molecular Weight Polyglycolides or Polylactides (1000-15000 daltons) be incorporated. Also, polyethylene glycol of a moderate to low molecular weight (eg PEG 2000) is a useful one Plasticizer additive.
Die Menge der in die Wand einzuarbeitenden Zusatzstoffe ist äußerst variierbar und hängt vom jeweiligen Bedarf ab. In einigen Fällen wird überhaupt kein Zusatzstoff verwendet; in anderen Fällen sind Mengen von Zusatzstoffen, die etwa 20 des Wandgewichts erreichen können, möglich.The Amount of additives to be incorporated into the wall is extremely variable and hang from the respective need. In some cases, no additive is used at all; in other cases are amounts of additives that reach about 20% by weight of the wall can, possible.
Die im folgenden als die "Proteinzubereitung" bezeichnete Proteinlösung oder -dispersion (vorzugsweise Lösung) wird durch irgendeine geeignete Technik, die zu diskreten Mikrokapseln eines Durchmessers von 1,00–50,0 μm führt, zerstäubt und sprühgetrocknet. Diese Zahlen beziehen sich auf mindestens 90% der Population der Mikrokapseln, deren Durchmesser mit einem Coulter Master Sizer II gemessen wird. Der Ausdruck "Mikrokapseln" bedeutet einen Raum umschließende hohle Teilchen, wobei der Raum mit einem Gas oder Dampf, jedoch nicht mit irgendwelchen festen Materialien gefüllt ist. Wabenartige Teilchen, die den in Großbritannien als "Maltesers" (eingetragenes Warenzeichen) verkauften Süßwaren ähneln, werden nicht gebildet. Es ist nicht notwendig, dass der Raum vollständig umschlossen ist (obwohl dies bevorzugt ist), und es ist nicht notwendig, dass die Mikrokapseln genau kugelförmig sind, obwohl sie im allgemeinen kugelförmig sind. Wenn die Mikrokapseln nicht kugelförmig sind, beziehen sich die im vorherigen angegebenen Durchmesser auf den Durchmesser einer entsprechenden kugelförmigen Mikrokapsel, die im Vergleich zur nicht-kugelförmigen Mikrokapsel die gleiche Masse aufweist und das gleiche Volumen des Hohlraums umfaßt.The protein solution or dispersion hereinafter referred to as the "protein preparation" (preferably solution) is atomized and spray dried by any suitable technique resulting in discrete microcapsules of 1.00-50.0 μm in diameter. These numbers refer to at least 90% of the population of microcapsules whose diameter is measured with a Coulter Master Sizer II. The term "microcapsules" means hollow particles enclosing a space, the space being filled with a gas or vapor, but not with any solid materials. Honeycomb particles resembling confectionery sold in the United Kingdom as "Maltesers" (registered trademark) are not formed. It is not necessary that the space be completely enclosed (although this is preferred), and it is not necessary for the microcapsules to be exactly spherical, although they are generally spherical. When the microcapsules are non-spherical, the diameters given above refer to the diameter of a corresponding spherical microcapsule which has the same mass as compared to the non-spherical microcapsule and which comprises the same volume of the void.
Die Zerstäubung umfaßt die Ausbildung eines Aerosols der Proteinzubereitung durch beispielsweise Hindurchtreiben der Zubereitung durch mindesten eine Öffnung unter Druck in eine Kammer mit warmer Luft oder einem sonstigen Inertgas oder durch Verwendung eines Zentrifugalzerstäubers in einer entsprechenden Kammer. Die Kammer sollte groß genug sein, damit die größten herausgetriebenen Tröpfchen nicht auf die Wände treffen, bevor sie getrocknet sind. Das Gas oder der Dampf in der Kammer ist sauber (d.h. vorzugsweise steril und pyrogenfrei) und nichttoxisch, wenn es (er) in den Blutstrom in den mit der Verabreichung der Mikrokapseln zusammenhängenden Mengen bei Echokardiographie verabreicht wird. Die Verdampfungsrate der Flüssigkeit aus der Proteinzubereitung sollte ausreichend hoch sein, dass hohle Mikrokapseln gebildet werden, jedoch nicht so hoch sein, dass die Mikrokapseln zerplatzen. Die Verdampfungsrate kann durch Variieren der Gasströmungsrate, der Proteinkonzentration in der Proteinzubereitung, der Natur des Flüssigkeitsträgers, der Zugaberate der Lösung und – was von größter Bedeutung ist – der Temperatur des Gases, auf das das Aerosol trifft, gesteuert werden. Bei einer Albuminkonzentration von 15–25% in Wasser ist eine Einlaßgastemperatur von mindestens etwa 100°C, vorzugsweise mindestens 110°C im allgemeinen zur Sicherstellung der Hohlheit ausreichend und die Temperatur kann bis zu 250°C hoch sein, ohne dass die Kapseln zerplatzen. Etwa 180–240°C, zweckmäßigerweise etwa 210–230°C und vorzugsweise etwa 220°C ist zumindest für Albumin optimal. Die Temperatur kann in der Einstufenversion des erfindungsgemäßen Verfahrens ausreichend sein, um zumindest einen Teil (üblicherweise die Außenseite) des wandbildenden Materials und häufig praktisch das gesamte wandbildende Material unlöslich zu machen. Da die Temperatur des Gases, auf das das Aerosol trifft, auch von der Zufuhrrate des Aerosols und vom Flüssigkeitsgehalt der Proteinzubereitung abhängt, kann die Auslaßtemperatur zur Sicherstellung einer adäquaten Temperatur in der Kammer überwacht werden. Eine Auslaßtemperatur von 40–150°C erwies sich als geeignet. Abgesehen von diesem Faktor erwies sich jedoch die Steuerung der Strömungsrate als nicht so brauchbar wie die Steuerung der sonstigen Parameter.The atomization comprises the formation of an aerosol of the protein preparation by, for example, driving through the preparation by at least one opening under pressure in one Chamber with warm air or other inert gas or through Use of a centrifugal atomizer in a corresponding chamber. The chamber should be big enough to be the largest expelled droplet not on the walls meet before they are dried. The gas or the steam in the Chamber is clean (i.e. preferably sterile and pyrogen free) and non-toxic if it (he) in the bloodstream in the with the administration the microcapsules related Amounts used in echocardiography. The evaporation rate the liquid from the protein preparation should be sufficiently high that hollow Microcapsules are formed, but not so high that the Microcapsules burst. The evaporation rate can be adjusted by varying the Gas flow rate, the protein concentration in the protein preparation, the nature of the protein Liquid carrier, the Addition rate of the solution and what of highest importance is the Temperature of the gas, which meets the aerosol, are controlled. At an albumin concentration of 15-25% in water is an inlet gas temperature of at least about 100 ° C, preferably at least 110 ° C in general to ensure the hollowness sufficient and the Temperature can reach 250 ° C be high without the capsules bursting. About 180-240 ° C, conveniently about 210-230 ° C and preferably about 220 ° C is at least for Albumin optimal. The temperature can be in the single level version of the inventive method be sufficient to at least a part (usually the outside) of the wall-forming material and often practically the whole wall-forming material insoluble close. As the temperature of the gas that hits the aerosol, also on the delivery rate of the aerosol and on the liquid content of the protein preparation depends can the outlet temperature to ensure adequate Temperature to be monitored in the chamber. An outlet temperature of 40-150 ° C proved to be suitable. Apart from this factor, however, proved the control of the flow rate as not as useful as the control of the other parameters.
Im Zweistufenprozess umfassen die intermediären Mikrokapseln typischerweise 96–98% monomeres HA und sie besitzen eine beschränkte Lebensdauer in vivo zur Ultraschallbildgebung. Sie können jedoch zur Ultraschallbildgebung verwendet werden oder sie können gelagert und vor der Durchführung der zweiten Stufe des Zweistufenprozesses transportiert werden. Sie bilden daher einen weiteren Aspekt der Erfindung.in the Two-step process typically involves the intermediate microcapsules 96-98% monomeric HA and they have a limited lifespan in vivo for Ultrasound imaging. You can however, they can be used for ultrasound imaging or they can be stored and before the implementation the second stage of the two-stage process are transported. They therefore form a further aspect of the invention.
In der zweiten Stufe des Verfahrens werden die in der ersten Stufe hergestellten intermediären Mikrokapseln fixiert und weniger wasserlöslich gemacht, so dass sie längere Zeit bestehen bleiben, wobei sie nicht so unlöslich und inert sind, dass sie biologisch nicht abbaubar sind. Diese Stufe festigt auch die Mikrokapseln, so dass sie den Unbilden der Verabreichung, Gefäßschub und Ventrikeldruck, besser zu widerstehen vermögen. Wenn die Mikrokapseln zerplatzen, werden sie weniger echogen. Schneider et al. (1992) Invest. Radiol. 27, 134–139 zeigten, dass schallbehandelte Albuminmikrobläschen des Standes der Technik nicht diese Festigkeit aufwiesen und ihre Echogenität rasch verloren, wenn sie für den linken Ventrikel typischen Druckwerten ausgesetzt wurden. In der zweiten Stufe des Verfahrens kann Wärme (beispielsweise Mikrowellenwärme, Strahlungswärme oder heiße Luft, beispielsweise in einem üblichen Ofen), ionisierende Strahlung (mit beispielsweise einer Gammastrahlendosis von 10,0–100,0 kGy) oder eine chemische Vernetzung unter Verwendung von beispielsweise Formaldehyd, Glutaraldehyd, Ethylenoxid oder sonstigen Mitteln zur Vernetzung von Proteinen angewandt werden und die zweite Stufe wird an den in der ersten Stufe gebildeten praktisch trockenen intermediären Mikrokapseln oder an einer Suspension solcher Mikrokapseln in einer Flüssigkeit, in der die Mikrokapseln unlöslich sind, beispielsweise einem geeigneten Lösungsmittel, durchgeführt. In der Einstufenversion des Verfahrens kann ein Vernetzungsmittel, wie Glutaraldehyd, in die Sprühtrocknungskammer gesprüht oder in die Proteinzubereitung unmittelbar stromaufwärts der Sprühvorrichtung eingeführt werden. Alternativ kann die Temperatur in der Kammer hoch genug sein, um die Mikrokapseln unlöslich zu machen.In the second stage of the process will be those in the first stage produced intermediates Microcapsules fixed and made less water soluble, so they longer Time remain, whereby they are not so insoluble and inert that they are not biodegradable. This level also strengthens the Microcapsules, allowing them to avoid the rigors of administration, vascular thrust and Ventricular pressure, better able to withstand. If the microcapsules burst, they are less echogenic. Schneider et al. (1992) Invest. Radiol. 27, 134-139 showed that sound-treated albumin microbubbles of the prior art did not have this strength and their echogenicity was rapid lost when she's for the left ventricle were exposed to typical pressure values. In In the second stage of the process, heat (for example, microwave heat, radiant heat or name is Air, for example, in a usual Oven), ionizing radiation (with, for example, a dose of gamma radiation from 10.0-100.0 kGy) or chemical crosslinking using, for example Formaldehyde, glutaraldehyde, ethylene oxide or other means for Crosslinking of proteins will be applied and become the second stage on the practically dry intermediate microcapsules formed in the first stage or on a suspension of such microcapsules in a liquid, in which the microcapsules are insoluble are, for example, a suitable solvent carried out. In the one-step version of the process may be a cross-linking agent, like glutaraldehyde, into the spray-drying chamber sprayed or in the protein preparation immediately upstream of the sprayer introduced become. Alternatively, the temperature in the chamber may be high enough be insoluble to the microcapsules close.
Das Endprodukt, das auf die gleiche Weise wie die intermediären Mikrokapseln gemessen wird, kann je nach Wunsch aus Mikrokapseln mit einem Durchmesser von 0,05–50,0 μm bestehen, doch sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Bereiche von 0,1–20,0 μm und insbesondere 1,0–8,0 μm erreichbar und zur Echokardiographie bevorzugt. Wir fanden, dass ein Bereich von etwa 0,5–3,0 μm für die Erzeugung eines kontrastarmen Bildes und zur Verwendung bei Farb-Doppler-Bildgebung besonders geeignet ist, wobei ein Bereich von etwa 4,0–6,0 μm für die Er zeugung scharfer Bilder besser sein kann. Man muß bei der Bestimmung der in der ersten Stufe erzeugten Größe die Tatsache berücksichtigen, dass die zweite Stufe die Größe der Mikrokapseln ändern kann.The final product, measured in the same way as the intermediate microcapsules, can microcapsules having a diameter of 0.05-50.0 μm may be used as desired, but with the method according to the invention ranges of 0.1-20.0 μm and in particular 1.0-8.0 μm can be achieved and are preferred for echocardiography , We found that a range of about 0.5-3.0 microns is particularly suitable for producing a low-contrast image and for use in color Doppler imaging, with a range of about 4.0-6.0 microns for the He can be better at producing sharp pictures. In determining the size generated in the first stage, one must consider the fact that the second stage can change the size of the microcapsules.
Es zeigte sich, dass das erfindungsgemäße Verfahren gesteuert werden kann, um Mikrokügelchen mit gewünschten Eigenschaften zu erhalten. So kann der Druck, mit dem die Proteinlösung der Sprühdüse zugeführt wird, variiert werden, beispielsweise von 1,0–10,0 × 105 Pa, zweckmäßigerweise 2,0–6,0 × 105 Pa und vorzugsweise etwa 5 × 105 Pa. Andere Parameter können wie im vorhergehenden und im folgenden offenbart variiert werden. Auf diese Weise können neuartige Mikrokügelchen erhalten werden.It was found that the process according to the invention can be controlled in order to obtain microspheres with desired properties. Thus, the pressure at which the protein solution is supplied to the spray nozzle can be varied, for example from 1.0-10.0 x 10 5 Pa, advantageously 2.0-6.0 x 10 5 Pa, and preferably about 5 x 10 5 Pa. Other parameters may be varied as disclosed above and below. In this way, novel microspheres can be obtained.
Die Erfindung stellt pharmazeutisch akzeptable hohle Mikrokügelchen in der Form eines trockenen Pulvers bereit, bei denen mehr als 30%, vorzugsweise mehr als 40%, 50% oder 60% der Mikrokügelchen einen Durchmesser innerhalb eines 2-μm-Bereichs und mindestens 90%, vorzugsweise mindestens 95% oder 99% einen Durchmesser innerhalb des Bereichs 1,0–8,0 μm aufweisen.The Invention provides pharmaceutically acceptable hollow microspheres ready in the form of a dry powder in which more than 30%, preferably more than 40%, 50% or 60% of the microspheres a diameter within a 2 μm range and at least 90%, preferably at least 95% or 99% of a diameter within the range 1.0-8.0 μm.
Der Interquartilbereich kann daher 2 μm mit einem Medianwert des Durchmessers von 3,5, 4,0, 4,5, 5,0, 5,5, 6,0 oder 6,5 μm betragen.Of the Interquartile range can therefore 2 microns with a median diameter of 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0 or 6.5 μm be.
Daher können mindestens 30%, 40%, 50% oder 60% der Mikrokügelchen Durchmesser innerhalb des Bereichs 1,5–3,5 μm, 2,0–4,0 μm, 3,0–5,0 μm, 4,0–6,0 μm, 5,0–7,0 μm oder 6,0–8,0 μm aufweisen. Vorzugsweise weist dieser Prozentsatz der Mikrokügelchen Durchmesser innerhalb eines 1,0-μm-Bereichs, beispielsweise 1,5–2,5 μm, 2,0–3,0 μm, 3,0–4,0 μm, 4,0–5,0 μm, 5,0–6,0 μm, 6,0–7,0 μm oder 7,0–8,0 μm, auf.Therefore can at least 30%, 40%, 50% or 60% of the microbead diameter within of the range 1.5-3.5 μm, 2.0-4.0 μm, 3.0-5.0 μm, 4.0-6.0 μm, 5.0-7.0 μm or 6.0 -8.0 μm. Preferably, this percentage of microspheres has a diameter within a 1.0 μm range, for example 1.5-2.5 μm, 2.0-3.0 μm, 3.0-4.0 μm, 4.0-5.0 μm, 5.0-6.0 μm, 6.0 μm 7.0 μm or 7.0-8.0 μm, on.
Die Mikrokügelchen können proteinhaltige Wände aufweisen, wobei mindestens 90%, vorzugsweise mindestens 95% oder 99% der Mikrokügelchen einen Durchmesser im Bereich 1,0–8,0 μm aufweisen; mindestens 90%, vorzugsweise mindestens 95% oder 99% der Mikrokügelchen eine Wanddicke von 40–500 nm, vorzugsweise 100–500 nm aufweisen und mindestens 50% des Proteins in den Wänden der Mikrokügelchen vernetzt ist. Vorzugsweise sind mindestens 75%, 90%, 95%, 98,0%, 98,5% oder 99% des Proteins ausreichend vernetzt, um einer Extraktion mit einer 1%igen HCl-Lösung 2 min lang widerstehen zu können. Extrahiertes Protein wird unter Verwendung des Coomassieblau-Proteintests, Bradford, nachgewiesen. Der Grad der Vernetzung wird durch Variieren des Erwärmens, der Bestrahlung oder der chemischen Behandlung des Proteins gesteuert. Während des Vernetzungsprozesses wird Proteinmonomer vernetzt und es wird rasch für einen einfachen Auflösungsprozess nicht verfügbar, was durch Gelpermeations-HPLC oder Gelelektrophorese erfaßt wird, wie im folgenden Beispiel 8 angegeben. Eine fortgesetzte Behandlung führt zu einer weiteren Vernetzung von bereits vernetztem Material, so dass es für die im vorhergehenden beschriebene HCl-Extraktion nicht mehr verfügbar wird. Während eines Erhitzens bei 175°C verlieren erfindungsgemäße rHA-Mikrokügelchen etwa 99% von HCl-extrahierbarem Protein im Verlaufe von 20 min, während ein Erhitzen bei 150°C während 20 min nur etwa 5% HCl-extrahierbares Protein entfernt und während 30 min 47,5%, während 40 min 83%, während 60 min 93%, während 80 min 97% und während 100 min 97,8% des HCl-extrahierbaren Proteins entfernt. Um daher gute Grade der Vernetzung zu erhalten, können die Mikrokügelchen bei 175°C mindestens 17–20 min lang, bei 150°C mindestens 80 min lang und bei anderen Temperaturen während entsprechend längerer oder kürzerer Zeiten erhitzt werden.The microspheres can proteinaceous walls wherein at least 90%, preferably at least 95% or 99% of the microspheres have a diameter in the range 1.0-8.0 microns; at least 90%, preferably at least 95% or 99% of the microspheres have a wall thickness of 40-500 nm, preferably 100-500 nm and at least 50% of the protein in the walls of the microspheres is networked. Preferably, at least 75%, 90%, 95%, 98.0%, 98.5% or 99% of the protein is sufficiently cross-linked to an extraction with a 1% HCl solution 2 minutes to be able to withstand. Extracted protein is extracted using the Coomassie blue protein assay, Bradford, demonstrated. The degree of crosslinking is determined by varying the heating, the Irradiation or chemical treatment of the protein. While In the crosslinking process, protein monomer is crosslinked and it becomes quickly for a simple dissolution process not available, which is detected by gel permeation HPLC or gel electrophoresis as indicated in Example 8 below. A continued treatment leads to a further networking of already cross-linked material, so that it for the HCl extraction described above is no longer available. While heating at 175 ° C lose rHA microspheres according to the invention about 99% of HCl extractable protein over 20 minutes, while heating at 150 ° C while Removed only about 5% HCl-extractable protein for 20 minutes and for 30 min 47.5% while 40 min 83%, while 60 min 93% while 80 min 97% and during 100 min 97.8% of the HCl-extractable Protein removed. Therefore, to get good levels of networking, can the microspheres at 175 ° C at least 17-20 minutes long, at 150 ° C for at least 80 minutes and at other temperatures while appropriate longer or shorter Times are heated.
Mindestens 10% der Mikrokügelchen können nach dem Suspendieren in Wasser die 0,25 s dauernde Anwendung eines Drucks von 2,66 × 104 Pa ohne Zerplatzen, Zusammenbrechen oder Füllen mit Wasser überstehen. Der transiente Maximaldruck im humanen linken Ventrikel beträgt etwa 200 mm Hg (2,66 × 104 Pa). Vorzugsweise 50%, 75%, 90% oder 100% überleben die 0,25 s dauernde Anwendung von 2,66 × 104 Pa bei dem obigen Test, d.h. sie bleiben echogen. In vivo verbleiben vorzugsweise die gleichen Prozentanteile während einer Passage durch beide Ventrikel des Herzens echogen.At least 10% of the microspheres, after suspending in water, can withstand the application of a pressure of 2.66 × 10 4 Pa for 0.25 seconds without bursting, collapsing or filling with water. The transient maximum pressure in the human left ventricle is about 200 mm Hg (2.66 x 10 4 Pa). Preferably, 50%, 75%, 90% or 100% survive the 0.26 second application of 2.66 x 10 4 Pa in the above assay, ie they remain echogenic. In vivo, preferably, the same percentages remain echogenic during passage through both ventricles of the heart.
Die injizierbaren Mikrokügelchen der vorliegenden Erfindung können in Gegenwart oder in Abwesenheit von Zusatzstoffen zur Verbesserung der Konservierung und zur Verhinderung des Zusammenwachsens trocken gelagert werden. Als Zusatzstoffe kann man aus 0,1–25 Gew.-% von wasserlöslichen physiologisch akzeptablen Verbindungen, wie Mannit, Galactose, Lactose oder Saccharose, oder hydrophilen Polymeren, wie Dextran, Xanthan, Agar-Agar, Stärke, PVP, Polyglutaminsäure, Polyvinylalkohol (PVA) und Gelatine, auswählen. Die brauchbare Lebensdauer der Mikrokügelchen in der injizierbaren Flüssigkeitsträgerphase, d.h. die Spanne, während der brauchbare Echosignale beobachtet werden, kann so gesteuert werden, dass sie in Abhängigkeit vom Bedarf von einigen wenigen Minuten bis zu mehreren Monaten dauert; dies kann durch Steuern der Porosität, Löslichkeit oder des Vernetzungsgrades der Wand erfolgen. Diese Parameter können durch passende Auswahl der wandbildenden Materialien und Zusatzstoffe und durch Einstellen der Verdampfungsrate und der Temperatur in der Sprühtrocknungskammer gesteuert werden.The injectable microspheres of the present invention can be stored dry in the presence or in the absence of additives to improve preservation and prevent coalescence. As additives may be from 0.1-25 wt .-% of water-soluble physiologically acceptable compounds such as mannitol, galactose, lactose or sucrose, or hydrophilic polymers such as dextran, xanthan, agar, starch, PVP, polyglutamic acid, polyvinyl alcohol ( PVA) and gelatin. The useful life of the microspheres in the injectable fluid carrier phase, ie Span while observing useful echo signals may be controlled to take from a few minutes to several months, depending on demand; this can be done by controlling the porosity, solubility or degree of crosslinking of the wall. These parameters can be controlled by proper selection of the wall-forming materials and additives and by adjusting the rate of evaporation and the temperature in the spray-drying chamber.
Zur Minimierung einer Agglomeration der Mikrokapseln können die Mikrokapseln mit einem geeigneten inerten Streckmittel unter Verwendung einer mit einem 0,5-mm-Sieb ausgestatteten Fritsch-Zentrifugalstiftmühle oder einer Glen-Creston-Luftprallstrahlmühle vermahlen werden. Geeignete Streckmittel sind feinvermahlene Pulver, die inert und zum intravenösen Gebrauch geeignet sind, wie Lactose, Glucose, Mannit, Sorbit, Galactose, Maltose oder Natriumchlorid. Sobald das Mikrokapseln/Streckmittel-Gemisch vermahlen ist, kann es in einem wäßrigen Medium supsendiert werden, um die Entfernung nicht-funktioneller/fehlerhafter Mikrokapseln zu erleichtern. Bei der Wiederherstellung in der wäßrigen Phase ist es günstig, eine Spurenmenge eines Netzmittels zur Verhinderung der Agglomeration mit zu verwenden. Für diesen Zweck geeignete anionische, kationische und nichtionische Netzmittel umfassen Poloxamere, Sorbitanester, Polysorbate und Lecithin.to Minimization of agglomeration of the microcapsules can Microcapsules with a suitable inert diluent using a Fritsch centrifugal pin mill equipped with a 0.5 mm sieve or Milling a Glen Creston air impact jet mill become. Suitable extenders are finely ground powders which are inert and to the intravenous Are suitable, such as lactose, glucose, mannitol, sorbitol, galactose, Maltose or sodium chloride. Once the microcapsules / extender mixture ground, it can be superseded in an aqueous medium, around the removal of non-functional / faulty To facilitate microcapsules. In the restoration in the aqueous phase is it cheap a trace amount of a wetting agent to prevent agglomeration to use with. For anionic, cationic and nonionic suitable for this purpose Wetting agents include poloxamers, sorbitan esters, polysorbates and lecithin.
Die Mikrokapselsuspension kann dann aufschwimmen gelassen werden oder zentrifugiert werden, um fehlerhafte Teilchen mit Oberflächendefekten, die bei Gebrauch ein Füllen mit Flüssigkeit und einen Verlust der Echogenität verursachen würden, zu sedimentieren.The Microcapsule suspension can then be allowed to float or be centrifuged to detect defective particles with surface defects, when filling a filling with liquid and a loss of echogenicity would cause to sediment.
Die Mikrokapselsuspension kann dann zur Sicherstellung einer gleichmäßigen Teilchenverteilung wiedervermischt, gewaschen und in einem zur intravenösen Injektion geeigneten Puffer, beispielsweise 0,15 M NaCl, 0,01 mM Tris, pH-Wert 7,0, wiederhergestellt werden. Die Suspension kann in aliquote Teile zur Gefriertrocknung und anschließenden Sterilisation durch beispielsweise Gammastrahlung, trockenes Erhitzen oder Ethylenoxid aufgeteilt werden.The Microcapsule suspension can then be used to ensure a uniform particle distribution remixed, washed and in for intravenous injection suitable buffer, for example, 0.15 M NaCl, 0.01 mM Tris, pH 7.0, to be restored. The suspension may be in aliquots for freeze-drying and subsequent sterilization by For example, gamma radiation, dry heating or ethylene oxide be split.
Ein alternatives Verfahren zur Desagglomeration der unlöslich gemachten oder fixierten Mikrokapseln ist ihre direkte Suspendierung in einem wäßrigen Medium, das ein Netzmittel, ausgewählt aus Poloxameren, Sorbitanestern, Polysorbaten und Lecithin, enthält. Die Desagglomeration kann dann unter Verwendung eines geeigneten Homogenisators erreicht werden.One alternative method for deagglomeration of the insolubilized or fixed microcapsules is their direct suspension in one aqueous medium, that is a wetting agent, selected from poloxamers, sorbitan esters, polysorbates and lecithin. The Deagglomeration can then be carried out using a suitable homogenizer be achieved.
Die Mikrokapselsuspension kann dann aufschwimmen gelassen werden oder zentrifugiert werden, um die fehlerhaften Teilchen wie im vorhergehenden zu sedimentieren, und sie kann des weiteren wie im vorhergehenden behandelt werden.The Microcapsule suspension can then be allowed to float or be centrifuged to the faulty particles as above to sediment, and it can further as above be treated.
Obwohl die Mikrokügelchen dieser Erfindung im trockenen Zustand in den Handel gebracht werden können, insbesondere wenn sie mit einer begrenzten Lebensdauer nach der Injektion gestaltet sind, kann es erwünscht sein, auch fertiggestellte Zubereitungen, d.h. zur Injektion bereite Suspensionen von Mikrokügelchen in einem wäßrigen Flüssigkeitsträger, zu verkaufen.Even though the microspheres of this invention can be marketed in the dry state, in particular when designed with a limited life after injection may be desired even finished preparations, i. ready for injection Suspensions of microspheres in an aqueous liquid carrier, too to sell.
Das Produkt wird im allgemeinen jedoch als trockenes Pulver geliefert und gelagert und es wird unmittelbar vor der Verabreichung in einer geeigneten sterilen nicht-pyrogenen Flüssigkeit suspendiert. Die Suspension wird im allgemeinen durch Injektion von etwa 1,0–10,0 ml in eine geeignete Vene, beispielsweise die Unterarmvene oder ein anderes Blutgefäß, verabreicht. Eine Mikrokapselkonzentration von etwa 1,0 × 105 bis 1,0 × 1012, vorzugsweise etwa 5,0 × 105 bis 5,0 × 109 Teilchen/ml ist geeignet.However, the product is generally supplied and stored as a dry powder and is suspended in a suitable sterile non-pyrogenic liquid immediately prior to administration. The suspension is generally administered by injection of about 1.0-10.0 ml into a suitable vein, for example the forearm vein or another blood vessel. A microcapsule concentration of about 1.0 x 10 5 to 1.0 x 10 12 , preferably about 5.0 x 10 5 to 5.0 x 10 9 particles / ml is suitable.
Obwohl Ultraschallbildgebung auf die verschiedensten tierischen und humanen Körperorgansysteme anwendbar ist, besteht eine ihrer Hauptanwendungen darin, Bilder von Myokardgewebe und Perfusions- oder Blutstrommustern zu erhalten.Even though Ultrasound imaging on the most diverse animal and human Body organ systems applicable One of their main applications is to take pictures of myocardial tissue and perfusion or blood flow patterns.
Bei den Verfahren wird ein aus einem Scanner und einer Bildgebungsvorrichtung bestehendes Ultraschallabtastgerät verwendet. Das Gerät erzeugt sichtbare Bilder eines vorgegebenen Bereichs, in diesem Fall der Herzregion eines menschlichen Körpers. Typischerweise wird der Messwandler direkt auf der Haut über dem abzubildenden Bereich plaziert. Der Scanner umfaßt verschiedene elektronische Komponenten einschließlich von Ultraschallmesswandlern. Der Messwandler erzeugt Ultraschallwellen, die eine Sektorabtastung der Herzregion durchführen. Die Ultraschallwellen werden durch die verschiedenen Teile der Herzregion reflektiert und vom Empfangswandler aufgenommen und entsprechend einschlägig bekannten Pulsechoverfahren verarbeitet. Nach der Verarbeitung werden die Signale an die (ebenfalls einschlägig bekannte) Bildgebungsvorrichtung zum Betrachten geschickt.at The method is one of a scanner and an imaging device existing ultrasound scanner used. The device creates visible images of a given area, in this Fall of the heart region of a human body. Typically will the transducer directly on the skin over the area to be imaged placed. The scanner includes various electronic components including ultrasonic transducers. The transducer generates ultrasonic waves that are a sector scan perform the heart region. The ultrasound waves are reflected by the different parts of the heart region and received by the receiving transducer and known accordingly relevant Pulsechover processes. After processing, the Signals to the (also known in the art) imaging device sent for viewing.
Bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird nach der "Präparation" des Patienten und dem Vorliegen des Scanners an Ort und Stelle die Mikrokapselsuspension injiziert, beispielsweise durch eine Armvene. Das Kontrastmittel fließt durch die Vene zur rechten venösen Seite des Herzens, durch die zu den Lungen führende Hauptpulmonalarterie, durch die Lungen, durch die Kapillaren, in die Pulmonalvene und schließlich in den linken Vorhof und die linke Ventrikelhöhle des Herzens.at The method of the present invention is described after the "preparation" of the patient and the presence of the scanner in place, the microcapsule suspension injected, for example by a brachial vein. The contrast agent flows through the vein to the right venous Side of the heart, through the main pulmonary artery leading to the lungs, through the lungs, through the capillaries, into the pulmonary vein and after all in the left atrium and the left ventricular cavity of the heart.
Mit den Mikrokapseln dieser Erfindung können Beobachtungen und Diagnosen bezüglich der für das Blut zum Passieren der Lunge erforderlichen Zeit, Blutstrommustern, der Größe des linken Vorhofs, der Schlußfähigkeit der Mitralklappe (die den linken Vorhof und den linken Ventrikel trennt), Kammerabmessungen in der linken Ventrikelhöhle und Wandbewegungsabnormitäten gemacht werden. Beim Austreiben des Kontrastmittels aus dem linken Ventrikel kann die Schlußfähigkeit der Aortaklappe ebenfalls analysiert werden sowie der Austreibanteil oder -prozentsatz des aus dem linken Ventrikel ausgetriebenen Volumens. Schließlich geben die Kontrastmuster im Gewebe an, welche Bereiche ggf. nicht adäquat perfundiert werden.With The microcapsules of this invention can be observed and diagnosed in terms of the for the blood needed to pass the lungs, blood flow patterns, the size of the left Atria, the final ability the mitral valve (the left atrium and the left ventricle separates), chamber dimensions in the left ventricular cavity and Wandbewegungsabnormitäten be made. When expelling the contrast agent from the left Ventricle can be the final ability the aortic valve are also analyzed as well as the Austreibanteil or percentage of the volume expelled from the left ventricle. Finally give the contrast patterns in the tissue, which areas may not adequately perfused become.
Zusammengefaßt kann ein solches Muster von Bildern die Diagnose ungewöhnlicher Blutstromeigenschaften im Herzen, der Schlußfähigkeit der Klappen, von Kammergrößen und Wandbewegung unterstützen und einen möglichen Indikator für eine Myokardperfusion liefern.In summary, can such a pattern of pictures makes the diagnosis more unusual Blood flow characteristics in the heart, the ability to close the valves, chamber sizes and Support wall movement and a possible Indicator for deliver myocardial perfusion.
Die Mikrokapseln können ausgehend von intravenösen Injektionen eine Bildgebung des linken Herzens ermöglichen. Die Albuminmikrokapseln können bei Injektion in eine periphere Vene zu einem transpulmonalen Durchtritt fähig sein. Dies führt zur echokardiographischen Opakifizierung der linken Ventrikel(LV)-Kammer sowie von Myokardgewebe.The Microcapsules can starting from intravenous Injections allow imaging of the left heart. The albumin microcapsules can when injected into a peripheral vein to a transpulmonary passage be able. this leads to on echocardiographic opacification of the left ventricle (LV) chamber as well as myocardial tissue.
Neben dem kurz im vorhergehenden beschriebenen Scanner existieren andere Ultraschallscanner, wofür Beispiele in US-A-4 134 554 und 4 315 435 offenbart sind, deren Offenbarungen hier als Bezug aufgenommen seien. Grundlegend beziehen sich diese Patente auf verschiedene Verfahren einschließlich der dynamischen Querschnittsechographie (DCE) zur Herstellung sequenzieller zweidimensionaler Bilder von Querschnittsschnitten einer tierischen oder humanen Anatomie mittels Ultraschallenergie mit einer Einzelbildrate, die zum Ermöglichen der dynamischen Sichtbarmachung sich bewegender Organe ausreichend ist. Bei DCE verwendete Gerätearten werden üblicherweise als DCE-Scanner bezeichnet und sie übertragen und empfangen kurze Schallpulse in Form schmaler Strahlen oder Linien. Die Stärke der reflektierten Signale ist eine Funktion der Zeit, die unter Verwendung einer nominalen Schallge schwindigkeit in eine Ortsangabe umgewandelt wird und auf einer Kathodenstrahlröhre oder sonstigen geeigneten Vorrichtungen in einer in etwa zu Radar oder Sonargeräten analogen Weise angezeigt wird. Während DCE zur Erzeugung von Bildern vieler Organsysteme einschließlich Leber, Gallenblase, Bauchspeicheldrüse und Niere verwendet werden kann, wird sie häufig zur Sichtbarmachung von Gewebe und Hauptblutgefäßen des Herzens verwendet.Next The scanner described shortly above has others Ultrasonic scanners, for what Examples are disclosed in U.S. Patent Nos. 4,134,554 and 4,315,435, the disclosures of which are incorporated herein by reference Revelations are hereby incorporated by reference. Basically refer These patents apply to various procedures including cross-sectional dynamic echography (DCE) for the production of sequential two-dimensional images of cross-sectional sections of an animal or human anatomy using ultrasound energy at a frame rate, the to enable the dynamic visualization of moving organs sufficiently is. Device types used with DCE become common referred to as a DCE scanner and they transmit and receive short Sound pulses in the form of narrow beams or lines. The strength of reflected signals is a function of time using a nominal Schallge speed converted into a location is and on a cathode ray tube or other appropriate Devices in an analogous to radar or sonar devices Way is displayed. While DCE for generating images of many organ systems including liver, Gallbladder, pancreas and kidney, it is often used to visualize Tissue and main blood vessels of the Used heart.
Die Mirokapseln können zur Bildgebung einer großen Vielzahl von Bereichen verwendet werden, auch wenn sie an einer peripheren venösen Stelle injiziert werden. Diese Bereiche umfassen (ohne Beschränkung): (1) das venöse Drainagesystem zum Herzen; (2) das Myokardgewebe und Durchblutungseigenschaften während eines Übungsbelastungstests oder dgl. und (3) Myokardgewebe nach der oralen Einnahme oder intravenösen Injektion von Arzneimitteln, die den Blutstrom zum Gewebe erhöhen sollen. Außerdem können sich die Mikrokapseln zum Verfolgen von Veränderungen in der Durchblutung des Myokardgewebes aufgrund von Eingriffen, wie (1) Venentransplantation der Coronararterie; (2) Angioplastik der Coronararterie (Ballondilatation einer verengten Arterie); (3) Verwendung thrombolytischer Mittel (wie Streptokinase) zur Auflösung von Gerinnseln in Coronararterien oder (4) Durchblutungsdefekte oder -veränderungen aufgrund einer zurückliegenden Herzattacke eignen.The Mirocapsules can for imaging a large Variety of areas are used, even if they are at one peripheral venous To be injected. These areas include (without limitation): (1) the venous Drainage system to the heart; (2) the myocardial tissue and perfusion characteristics while an exercise load test or the like, and (3) myocardial tissue after oral administration or intravenous injection of medicines designed to increase blood flow to the tissue. Furthermore can the microcapsules to track changes in the blood circulation of myocardial tissue due to surgery, such as (1) vein grafting the coronary artery; (2) Coronary artery angioplasty (balloon dilatation of a coronary artery) narrowed artery); (3) Use of thrombolytic agents (such as Streptokinase) for dissolution clots in coronary arteries or (4) circulatory defects or changes due to a past Heart attacks are suitable.
Ferner kann zum Zeitpunkt eines Coronarangiogramms (oder eines digitalen Subtraktionsangiogramms) eine Injektion der Mikropkapseln Daten bezüglich der Gewebedurchblutungseigenschaften liefern, die die von der Angiogrammaßnahme, die lediglich die Anatomie der Herzgefäße identifiziert, erhaltenen Daten verbessern und vervollständigen können.Further can at the time of a coronary angiogram (or a digital Subtraction angiogram) an injection of the microcapsules data in terms of provide tissue perfusion properties comparable to those of the angiogram measure, which only identifies the anatomy of the cardiac vessels Improve and complete data can.
Durch die Verwendung der Mikrokapseln der vorliegenden Erfindung können sich andere Nicht-Herzorgansysteme, einschließlich der Leber, der Milz und der Nieren, die derzeit durch Ultraschalltechniken abgebildet werden, zur Verbesserung solcher derzeit erhaltbaren Bilder und/oder zur Erzeu gung neuer Bilder, die die Durchblutung und Durchströmungseigenschaften zeigen, die zuvor unter Verwendung von Ultraschallbildgebungsverfahren des Standes der Technik einer Abbildung nicht zugänglich waren, eignen.By the use of the microcapsules of the present invention may be other non-cardiac organ systems, including the liver, spleen and of the kidneys currently being imaged by ultrasound techniques to improve such currently obtainable images and / or Generate new images that improve blood circulation and flow characteristics show previously using ultrasound imaging techniques the prior art were not accessible to a figure, suitable.
Bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung werden im folgenden mittels Beispielen und unter Bezug auf die Abbildungen beschrieben, wobeiPreferred aspects of the present invention will hereinafter be described by way of example and under Be Train described on the pictures, wherein
Beispiel 1example 1
Ein
geeigneter Sprühtrockner
(
Die Trockenkammer besitzt eine aus rostfreiem Stahl AISI 316 hergestellte Innenseite, die mit Rockwool gut isoliert ist und außen mit einem Weichstahlüberzug bedeckt ist. Die Trockenkammer ist mit einer Seitenlicht- und Beobachtungsglasscheibe zur Inspektion während des Betriebs versehen. Das Dach der Trockenkammer besteht innen aus rostfreiem Stahl AISI 316 und außen aus rostfreiem Stahl AISI 304.The Drying chamber has a made of stainless steel AISI 316 Inside well insulated with Rockwool and outside with a mild steel coating is covered. The drying chamber is equipped with a sidelight and observation glass for inspection during of the operation. The roof of the drying chamber is inside made of stainless steel AISI 316 and outside of stainless steel AISI 304th
Ein aus rostfreiem Stahl AISI 304 bestehender Luftverteiler wird zur Verteilung der Luft in der Trockenkammer verwendet, um den bestmöglichen Trocknungseffekt zu erreichen. Eine aus rostfreiem Stahl AISI 316 bestehende Luftleitung sorgt für einen seitlichen Transport der Abluft und des Pulvers zu dem Zyklon, das aus rostfreiem Stahl AISI 316 besteht und das Pulver und die Luft trennen soll.One stainless steel AISI 304 existing air distributor becomes the Distribution of the air in the drying chamber used to the best possible Drying effect to achieve. One made of stainless steel AISI 316 Air line ensures a lateral transport of the exhaust air and the powder to the cyclone, made of stainless steel AISI 316 and the powder and the Air should separate.
Ein Schließventil vom Drosselventiltyp, das auch aus rostfreiem Stahl AISI 316 besteht und eine Dichtung aus Silicongummi aufweist, wird zum Austragen des Pulvers unter dem Zyklon in einen mittels einer Federvorrichtung fest unter dem Zyklon plazierten Pulversammelglastiegel verwendet.One closing valve throttle valve type, which is also made of AISI 316 stainless steel and a seal made of silicone rubber is for discharging of the powder under the cyclone into one by means of a spring device firmly used under the cyclone powder collecting glass crucible used.
Ein aus Silumin bestehendes Gebläse mit einem Dreiphasenkurzschlußläufermotor von 0,25 kW und V-Riemenantrieb mit Riemenüberwachung zieht Luft und Pulver durch die Trockenkammer und den Zyklon.One Silumin blower with a three-phase short-circuit motor of 0.25 kW and V belt drive with belt monitoring draws air and powder through the drying chamber and the cyclone.
Eine Luftheizvorrichtung erwärmt die Trocknungsluft mittels Elektrizität (Gesamtverbrauch 7,5 kWh/h, unbegrenzt einstellbar) und kann Einlaßlufttemperaturen von bis zu etwa 350°C ergeben, obwohl dies allgemein zu hoch für die Herstellung der erfindungsgemäßen Mikrokapseln ist.A Air heater heated the drying air by means of electricity (total consumption 7.5 kWh / h, unlimited adjustable) and can intake air temperatures up to about 350 ° C although this is generally too high for the preparation of the microcapsules of the invention is.
Ein Gerät für eine Zweiflüssigkeitendüsenzerstäubung, das aus rostfreiem Stahl AISI 316 hergestellt ist und aus einer Eingangsleitung mit einer Düsenhalterung und einer Düse besteht, kann hinzugefügt und an der Decke der Trockenkammer plaziert werden. Das Gerät umfaßt einen Öl/Wasser-Separator, ein Reduktionsventil und ein Druckventil für Druckluft zur Zweiflüssigkeitendüse. Verbrauch an Druckluft: 8–15 kg/h bei einem Druck von 0,5–2,0 bar (0,5–2,0 × 105 Pa).A two-fluid nozzle sputtering apparatus made of AISI 316 stainless steel and consisting of an inlet conduit with a nozzle support and a nozzle may be added and placed on the ceiling of the drying chamber. The apparatus includes an oil / water separator, a reduction valve and a compressed air pressure valve to the two-fluid nozzle. Consumption of compressed air: 8-15 kg / h at a pressure of 0.5-2.0 bar (0.5-2.0 × 10 5 Pa).
Eine geeignete Förderpumpe zum Transport des Beschickungsmaterials der wandbildenden Zubereitung zu der Zerstäubungsvorrichtung ist eine peristaltische Pumpe. Die Pumpe ist mit einem Motor (1 × 220 V, 50 Hz, 0,18 kW) und einem kontinuierlich einstellbaren Getriebe zur manuellen Einstellung ausgestattet. Eine aus einem Siliconschlauch bestehende Beschickungsleitung führt von einem Fördertank (lokale Zufuhr) durch die Förderpumpe zur Zerstäubungsvorrichtung.A suitable pump for transporting the feed material of the wall-forming preparation to the sputtering device is a peristaltic pump. The pump is equipped with a motor (1 × 220 V, 50 Hz, 0.18 kW) and a continuously adjustable gearbox for equipped with manual adjustment. One from a silicone hose existing feed line leads from a conveyor tank (local supply) through the feed pump to the atomizing device.
Ein aus einem Vorfilter, einem Filtergehäuse aus rostfreiem Stahl und einem Filter für wasserfreie Luft bestehendes Filter für wasserfreie Luft wird zur Behandlung der ankommenden Trocknungsluft verwendet, damit diese vollständig rein wird.An anhydrous air filter composed of a pre-filter, a stainless steel filter housing and an anhydrous air filter is used to treat the incoming drying air with these completely pure.
Eine 20%ige Lösung von sterilem pyrogenfreiem rHA in pyrogenfreiem Wasser (zu Injektionszwecken) wurde zur Düse einer Zwei-Fluida-Düsenzerstäubungsvorrichtung, die in der im vorhergehenden beschriebenen handelsüblichen Sprühtrocknungseinheit montiert war, gepumpt. Die Geschwindigkeit der peristaltischen Pumpe wurde bei einer Rate von etwa 10 ml/min gehalten, so dass bei einer Einlaßtemperatur von 220°C die Auslaßtemperatur bei 95°C gehalten wurde.A 20% solution of sterile pyrogen-free rHA in pyrogen-free water (for injection) to the nozzle a two-fluid nozzle atomizing device, those in the commercial described above Spray drying unit was mounted, pumped. The speed of the peristaltic pump was maintained at a rate of about 10 ml / min inlet temperature of 220 ° C the outlet temperature at 95 ° C was held.
Der Zwei-Fluida-Zerstäubungsdüse wurde Druckluft mit 2,0–6,0 bar (2,0–6,0 × 105 Pa) zugeführt. In diesem Bereich werden Mikrokapseln mit einer mittleren Größe von 4,25–6,2 μm erhalten.The two-fluid atomization nozzle was supplied with compressed air at 2.0-6.0 bar (2.0-6.0 × 10 5 Pa). In this area microcapsules are obtained with a mean size of 4.25-6.2 microns.
Typischerweise führte eine Zunahme der mittleren Teilchengröße (durch verminderten Zerstäubungsdruck) zu einer Zunahme der Menge von Mikrokapseln einer Größe von über 10 μm (siehe Tabelle 1).typically, led an increase in mean particle size (due to reduced atomization pressure) to an increase in the amount of microcapsules over 10 μm in size (see Table 1).
Tabelle 1 Wirkungen des Zerstäubungsdrucks auf die Häufigkeit von Mikrokapseln eines Durchmessers von über 10 μm Table 1 Effects of atomization pressure on the frequency of microcapsules of diameter greater than 10 μm
In
der zweiten Stufe des Verfahrens wurden 5 g Mikrokapseln in einem
Glasbecher unter Verwendung eines Gallenkamp-Gebläseofens
erhitzt. Eine Temperatur von 175°C
während
1 h war ausreichend, um Mikrokapseln mit 100%iger Fixierung nach
der Bestimmung durch HPLC zu liefern. Die Wirkung dieser Wärmefixierung
bestand in der Erhöhung
der echogenen Halbwertszeit in vitro von einigen wenigen Sekunden
auf mehr als 30 min. Durch Ändern
der Temperatur und Länge
der Inkubation ist es möglich,
den Fixierungsgrad zwischen etwa 5% und 100% zu variieren. Beispiele
von Wärmefixierungsprofilen
bei unterschiedlichen Temperaturen sind in
Nach der Wärmefixierung wurden die Mikrokapseln auf einem von zwei Wegen desagglomeriert und in Wasser dispergiert. Das Verfahren 1 umfaßte zunächst das Mischen der wärmefixierten Kügelchen mit einem gleichen Gewicht feingemahlener Lactose (mittlerer Durchmesser: 5 μm). Das Gemisch wurde dann durch eine Fritsch-Zentrifugenmühle mit einem 0,5-mm-Sieb und einem 12-Zahnrotor laufen gelassen. Die gemahlenen Kügelchen wurden gesammelt und ein zweites Mal durch die Mühle laufen gelassen, um sicherzustellen, dass eine vollständige Mischung erfolgt ist. Das gemahlene Pulver wurde dann in 1 mg·ml–1 Pluronic F68 enthaltendem Wasser resuspendiert. Typischerweise wurden 10 g Mikrokapseln und Lactose zu 100 ml Wasser und Pluronic F68 gegeben. Das Verfahren 2 zur Desagglomeration umfaßt die Zugabe von 5 g der wärmefixierten Mikrokapseln zu 100 ml von 100 mg Pluronic F68 enthaltendem Wasser. Die Mikrokapseln wurden unter Verwendung eines Silverson-Homogenisators (Modell L4R mit einem röhrenförmigen Homogenisierungskopf von 2,54 cm und einer Siebvorrichtung hoher Scherkraft) und durch Homogenisieren während 60 s dispergiert.After heat-setting, the microcapsules were deagglomerated in one of two ways and dispersed in water. Method 1 involved initially mixing the heat-set beads with an equal weight of finely ground lactose (average diameter: 5 μm). The mixture was then run through a Fritsch centrifuge mill with a 0.5 mm screen and a 12 tooth rotor. The ground beads were collected and run through the mill a second time to ensure that a complete mix had occurred. The milled powder was then resuspended in water containing 1 mg.ml -1 of Pluronic F68. Typically, 10 grams of microcapsules and lactose were added to 100 ml of water and Pluronic F68. The deagglomeration method 2 comprises adding 5 g of the heat-fixed microcapsules to 100 ml of water containing 100 mg of Pluronic F68. The microcapsules were dispersed using a Silverson homogenizer (Model L4R with a 2.54 cm tubular homogenizing head and a high shear sieve) and homogenized for 60 seconds.
Die resuspendierten Kügelchen wurden in intakte (gashaltige) und zerbrochene Kügelchen unter Verwendung einer Flotationstechnik getrennt. Die gashaltigen Kügelchen schwammen über eine Zeitspanne von 1 h ersichtlich zur Oberfläche auf und wurden von der sinkenden Fraktion, die das erforderliche Gas nicht enthält, abdekantiert. Der Trennprozess kann durch Zentrifugieren beschleunigt werden. Eine 30sekündige Zentrifugation mit 5000 × g ist zum Trennen der beiden Fraktionen ausreichend.The resuspended globules were transformed into intact (gas-containing) and broken globules using a Flotation technology separated. The gassy globules floated over one Time span of 1 h visible to the surface and were from the sinking fraction, which does not contain the required gas, decanted off. The separation process can be accelerated by centrifuging. A 30 second Centrifugation with 5000 × g is sufficient to separate the two fractions.
Nach der Trennung wurden die intakten Mikrokapseln in Gegenwart von Lactose und Pluronic F68 gefriergetrocknet. Optimale Bedingungen zur Gefriertrocknung umfaßten das Resuspendieren von 30 mg Mikrokapseln in 5 ml Wasser, das 50 mg Lactose und 50 mg Pluronic F68 enthielt. Die gefriergetrockneten Mikrokapseln können in einer Flüssigkeit (beispielsweise Wasser, Kochsalzlösung) unter Bildung einer monodispersen Verteilung redispergiert werden.After separation, the intact microcapsules were lyophilized in the presence of lactose and Pluronic F68. Optimum conditions for freeze-drying included resuspending 30 mg of microcapsules in 5 ml of water containing 50 mg lactose and 50 mg Pluronic F68. The freeze-dried microcapsules may be in a liquid (eg, water, saline) to form a monodisperse redistribution.
Beispiel 2Example 2
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch mit folgenden Unterschieden in der ersten Stufe: es wurde eine Zentrifugalzerstäubungsvorrichtung anstelle einer Zwei-Fluida-Düse verwendet; die Einlaßtemperatur betrug 150°C (wobei die Auslaßtemperatur dennoch bei 105°C gehalten wurde); und Preßluft wurde der Düse mit 1,0–6,0 × 105 Pa zugeführt. Das Rad drehte sich mit 20–40000 min–1 und lieferte Tröpfchen und schließlich Mikrokapseln mit einem anzahlgemittelten Durchmesser im 1,0–8,0-μm-Bereich.The procedure of Example 1 was repeated, but with the following differences in the first stage: a centrifugal atomizing device was used instead of a two-fluid nozzle; the inlet temperature was 150 ° C (with the outlet temperature still maintained at 105 ° C); and compressed air was supplied to the nozzle at 1.0-6.0 × 10 5 Pa. The wheel rotated at 20-40000 min -1 yielding droplets and finally microcapsules with a number average diameter in the 1.0-8.0 μm range.
Beispiel 3Example 3
In der zweiten Stufe des Verfahrens von Beispiel 1 oder 2 wurde folgendes verändert. Ein kleiner aliquoter Teil der Mikrokapseln (0,5 g) wurde in einem Mikrowellenherd so erhitzt, dass er 300–350 Wh Mikrowellenwärme mit 2500 mHz erhielt. Dies ergab Mikrokapseln, in denen 90–95% des monomeren rHA unlöslich waren (was durch Gelpermeationschromatographie bestimmt wurde), und als Ergebnis dieser Wärmefixierung nahm ihre echogene Halbwertszeit in vitro von einigen wenigen Sekunden auf über 30 min zu.In The second step of the process of Example 1 or 2 was as follows changed. A small aliquot of the microcapsules (0.5 g) was placed in a Microwave oven heated so that it uses 300-350 Wh microwave heat 2500 mHz received. This resulted in microcapsules in which 90-95% of the monomeric rHA were insoluble (which was determined by gel permeation chromatography), and as Result of this heat fixation took their echogenic half-life in vitro of a few seconds on over 30 min to.
Beispiel 4Example 4
In der zweiten Stufe des Verfahrens von Beispiel 1 oder 2 wurde folgendes variiert. Ein kleiner aliquoter Teil der Mikrokapseln (0,5 g) wurde unter Argon in einer Glasphiole verschlossen. Die Phiole wurde auf 4°C gekühlt und anschließend mit einer 60Co-Gammastrahlungsquelle bestrahlt, wobei eine Gammastrahlendosis von 15,0 kGy geliefert wurde. Die Bestrahlung führte zur Bildung von Mikrokapseln, in denen 10–15% des monomeren Albumins unlöslich waren.In the second step of the process of Example 1 or 2, the following was varied. A small aliquot of the microcapsules (0.5 g) was sealed under argon in a glass vial. The vial was cooled to 4 ° C and then irradiated with a 60 Co gamma radiation source to provide a gamma ray dose of 15.0 kGy. Irradiation resulted in the formation of microcapsules in which 10-15% of the monomeric albumin was insoluble.
Beispiel 5Example 5
In der zweiten Stufe des Verfahrens von Beispiel 1 oder 2 wurde folgendes variiert. Ein kleiner aliquoter Teil der Mikrokapseln (0,5 g) wurde unter Argon in eine Glasphiole eingeschlossen. Die Phiole wurde auf 4°C gekühlt und anschließend mit einer 60Co-Gammastrahlungsquelle bestrahlt, wobei an die Mikrokapseln eine Gammastrahlendosis von 50,0 kGy geliefert wurde. Nach der Bestrahlung wurden die Mikrokapseln in Sauerstoff bei 50°C 6 h lang inkubiert. Die Bestrahlung führte zur Bildung von Mikrokapseln, in denen 50–60% des monomeren rHA unlöslich waren.In the second step of the process of Example 1 or 2, the following was varied. A small aliquot of the microcapsules (0.5 g) was enclosed under argon in a glass vial. The vial was cooled to 4 ° C and then irradiated with a 60 Co gamma radiation source to provide a gamma ray dose of 50.0 kGy to the microcapsules. After irradiation, the microcapsules were incubated in oxygen at 50 ° C for 6 hours. Irradiation resulted in the formation of microcapsules in which 50-60% of the monomeric rHA was insoluble.
Beispiel 6Example 6
In der zweiten Stufe des Verfahrens von Beispiel 1 oder 2 wurde folgendes variiert. Ein kleiner aliquoter Teil der Mikrokapseln (0,5 g) wurde in 5 ml Ethanol, Chloroform oder Methylenchlorid, die a) 1,5% Glutaraldehyd, b) 2,0% Diphthaloylchlorid oder c) 5,0% Formaldehyd enthielten, resuspendiert. Die Mikrokapseln wurden während unterschiedlicher Zeitspannen von 10 min bis 3 h lang gerührt. Die Mikrokapseln wurden durch Filtration entfernt und sorgfältig in dem 5% Ethanolamin enthaltenden ursprünglichen organischen Puffer gewaschen, um überschüssiges Vernetzungsmittel zu entfernen. Schließlich wurden die Mikrokapseln in einem organischen Lösungsmittel gewaschen und unter Vakuum getrocknet, um jegliche verbliebenen Lösungsmittel zu entfernen. Der Grad des Unlöslichmachens kann nach diesem Verfahren von 5–100% variiert werden, was zur Verlängerung der echogenen Halbwertszeit in vitro von 1–2 min auf mehr als 1 h führt.In The second step of the process of Example 1 or 2 was as follows varied. A small aliquot of the microcapsules (0.5 g) was added in 5 ml of ethanol, chloroform or methylene chloride containing: (a) 1,5% glutaraldehyde, b) 2.0% diphthaloyl chloride or c) 5.0% formaldehyde, resuspended. The microcapsules were used for different periods of time stirred for 10 minutes to 3 hours. The microcapsules were removed by filtration and carefully placed in the original organic buffer containing 5% ethanolamine washed to excess cross-linking agent to remove. After all For example, the microcapsules were washed in an organic solvent and placed under Vacuum dried to remove any remaining solvents. Of the Degree of insolubility can be varied by this method from 5-100%, resulting in renewal echogenic half-life in vitro ranges from 1-2 min to more than 1 h.
Beispiel 7Example 7
Die zwei unabhängigen Stufen der Bildung der Mikrokapseln und des Unlöslichmachens der Hülle können in einem einzigen Prozess kombiniert werden. In diesem Beispiel wird die Bildung der Mikrokapseln und das Unlöslichmachen des polymeren Materials gleichzeitig während des Sprühtrocknungsprozesses erreicht.The two independent Stages of formation of microcapsules and insolubilization of the shell may occur in be combined into a single process. In this example will the formation of the microcapsules and the insolubilization of the polymeric material simultaneously during the spray drying process reached.
Eine Lösung von rHA wurde durch eine peristaltische Pumpe einer kleinen Reaktionskammer zugeführt, wobei eine getrennte Beschickungsleitung eine 5%ige Lösung eines geeigneten Vernetzungsmittels, z.B. Glutaraldehyd, Diphthaloylchlorid oder Formaldehyd, zuführte. Die Verweildauer in der Reaktionskammer war so, dass eine anfängliche Adduktbildung zwischen dem Vernetzungsmittel und dem Protein erreicht wurde, jedoch eine Vernetzung zwischen Proteinen verhindert wurde. Der Reaktionsgefäßausgang wurde direkt zu den Zwei-Fluida-Düsenzerstäubungsvorrichtungen, die in einer speziell eingerichteten Sprühtrocknungseinheit mit der Fähigkeit zur Handhabung flüchtiger Lösungsmittel montiert waren, geführt. Die Bedingungen der Sprühtrocknung waren wie in Beispiel 1 skizziert. Die Mikrokapseln wurden trocken bei Raumtemperatur inkubiert, um die Bildung von Vernetzungen zwischen den Proteinen zu ermöglichen, und anschließend in 5% Ethanolamin enthaltendem Ethanol suspendiert, um jegliches verbleibende Vernetzungsmittel zu quenchen. Die Mikrokapseln wurden sorgfältig gewaschen und schließlich unter Vakuum getrocknet, um restliches Lösungsmittel zu entfernen.A solution of rHA was fed through a peristaltic pump to a small reaction chamber, with a separate feed line feeding a 5% solution of a suitable crosslinking agent, eg glutaraldehyde, diphthaloyl chloride or formaldehyde. The residence time in the reaction chamber was such that initial adduct formation between the crosslinking agent and the protein was achieved but cross-linking between proteins was prevented. The reaction vessel exit was directly to the two-fluid nozzle atomization devices, which in a specially designed spray-drying unit with the ability to handle volatile solvents were mounted. The conditions of spray drying were as outlined in Example 1. The microcapsules were incubated dry at room temperature to allow the formation of crosslinks between the proteins and then suspended in ethanol containing 5% ethanolamine to quench any remaining crosslinking agent. The microcapsules were washed thoroughly and finally dried under vacuum to remove residual solvent.
Beispiel 8: Test bezüglich freiem monomerem rHA in MikrokapselnExample 8: Test for Free monomeric rHA in microcapsules
Ethanol mit einem Volumen von 1 ml wurde zu 100 mg Mikrokapseln in einer 20-ml-Glasflasche gegeben und 30 s lang beschallt. Zu dieser Suspension wurden 19 ml H2O gegeben.1 ml volume of ethanol was added to 100 mg microcapsules in a 20 ml glass bottle and sonicated for 30 seconds. To this suspension was added 19 ml of H 2 O.
Das Gemisch wurde in einer Tischmikrozentrifuge (Gilson) 20 s zentrifugiert und die klare Fraktion wurde getestet. Der Test wurde durchgeführt, indem 50 ml der Fraktion automatisch auf eine Shimadzu LC6A HPLC geladen und auf einer TSK-Gelpermeationssäule mit einer Strömungsrate von 1 ml/min unter Verwendung von Natriumphosphatpuffer (pH-Wert 7,0) chromatographiert wurden.The Mixture was centrifuged in a tabletop microcentrifuge (Gilson) for 20 sec and the clear fraction was tested. The test was performed by 50 ml of the fraction is automatically loaded on a Shimadzu LC6A HPLC and on a TSK gel permeation column with a flow rate of 1 ml / min using sodium phosphate buffer (pH 7.0) were chromatographed.
Die das rHA-Monomer darstellenden Peakhöhen wurden aufgezeichnet und zur Bestimmung der Konzentration des Monomers unter Verwendung einer Standardkurve zwischen 1 und 10 mg/ml monomeres rHA verwendet.The the rHA monomer peak levels were recorded and for determining the concentration of the monomer using a Standard curve between 1 and 10 mg / ml monomeric rHA used.
Der
Prozentsatz von freiem monomerem rHA wurde berechnet, indem die
Monomerkonzentration in den fixierten Mikrokapseln gemessen und
diese Zahl als Prozentsatz der Monomerkonzentration der nicht-fixierten
Mikrokapseln angegeben wurde. Die Ergebnisse sind in
Das
Erhitzen der sprühgetrockneten
Mikrokapseln in einem Ofen (wie in Beispiel 1 beschrieben) führt zu einer
Abnahme der Menge des Monomers, die erfaßt werden kann (
Unter
Verwendung des HPLC-Verfahrens zum Testen von rHA-Überwachungskonzentrationen
ist aus
Dieses längerdauernde Erhitzen führt zu einem erhöhten Grad der Mikrokapselvernetzung, was wiederum Mikrokapseln zunehmender Festigkeit erzeugt, die entsprechend beständiger gegenüber Druck sind.This prolonged Heating leads to an increased Degree of microcapsule crosslinking, which in turn increased microcapsules Strength generated, the corresponding more resistant to pressure are.
Durch sorgfältige Steuerung von Temperatur und Inkubationsdauer können Mikrokapseln mit einem gesteuerten Bereich an Vernetzung (und damit Druckbeständigkeit) hergestellt werden.By careful Control of temperature and incubation time can be controlled with a microcapsule Range of crosslinking (and thus pressure resistance) are produced.
Beispiel 9: Wirkungen der Inkubationsdauer bei 175°C auf die Druckbeständigkeit von rHA-MikrokapselnExample 9: Effects the incubation period at 175 ° C on the pressure resistance of rHA microcapsules
Eine
Charge von rHA-Mikrokapseln wurde in aliquote Teile von 5 g geteilt
und bei 175°C
während
unterschiedlicher Zeitspannen wie in
Anschließend an die Wärmefixierung wurde die Menge des freien Monomers wie in Beispiel 8 beschrieben bestimmt. Für jede der gezeigten Inkubationen war kein monomeres rHA nachweisbar.Afterwards the heat fixation The amount of free monomer was as described in Example 8 certainly. For each of the incubations showed no monomeric rHA detectable.
Die wärmefixierten Mikrokapseln wurden unter Verwendung einer Fritsch-Zentrifugalmühle (wie im vorhergehenden beschrieben) desaggregiert und die intakten lufthaltigen Mikrokapseln wurden durch die genannte Flotationstechnik gewonnen. Die gewonnenen Mikrokapseln wurden in Pluronic F68 (1 mg/ml) enthaltendem Wasser mit einer Konzentration von 0,5 × 108 Kapseln/ml suspendiert. Die resuspendierten lufthaltigen Mikrokapseln wurden durch Anwendung von Druck mit einer 50-ml-Spritze einem erhöhten atmosphärischen Druck ausgesetzt, während diese Suspension in einem geschlossenen Behälter (25-ml-Polystyrolbehälter) enthalten war.The heat-set microcapsules were disaggregated using a Fritsch centrifugal mill (as described above) and the intact air-containing microcapsules were recovered by the flotation technique mentioned. The recovered microcapsules were suspended in water containing Pluronic F68 (1 mg / ml) at a concentration of 0.5 × 10 8 capsules / ml. The resuspended air-containing microcapsules were exposed to elevated atmospheric pressure by applying pressure with a 50 ml syringe while this suspension was contained in a closed container (25 ml polystyrene container).
Für jeden der getesteten Druckwerte wurde die individuelle Mikrokapselsuspension dem gewählten Druck ausgesetzt und 5 s lang bei diesem Druck gehalten, bevor der Druck abgelassen wurde. Für jede analysierte Suspension wurde die Druckerhöhung dreimal durchgeführt. Der Druck in dem geschlossenen Behälter wurde durch ein RS-Handmanometer getestet.For each of the pressure values tested, the individual microcapsule suspension was exposed to the selected pressure and held at that pressure for 5 seconds before the pressure was released. For each suspension analyzed, the pressure increase was performed three times. The pressure in the closed Behäl ter was tested by an RS handheld manometer.
Nach der Druckbehandlung wurden die Mikrokapselsuspensionen durch Lichtmikroskopie und Bildanalyse getestet und der Prozentwert lufthaltige/nicht-lufthaltige Mikrokapseln ermittelt. Diese Analyse wird durchgeführt, da nur die lufthaltigen Mikrokapseln die Funktion der Verstärkung des Ultraschallechokontrasts aufweisen.To In the pressure treatment, the microcapsule suspensions were examined by light microscopy and image analysis tested and the percentage of air / non-air Microcapsules determined. This analysis is performed because only the air-containing microcapsules the function of strengthening the Have ultrasound echo contrast.
Aus
Durch sorgfältige Steuerung der Inkubationsdauer bei dieser speziellen Temperatur (175°C) können Mikrokapselchargen mit unterschiedlichen Graden der Vernetzung hergestellt werden, die wiederum gegenüber unterschiedlichen Graden der Druckerhöhung beständig sind.By careful Control the incubation period at this particular temperature (175 ° C) can microcapsule lots be prepared with different degrees of cross-linking, in turn, opposite different levels of pressure increase are stable.
Durch Verwendung dieser sorgfältigen Steuerung der Quervernetzung durch Einstellen der Inkubationsdauer und -temperatur können Chargen lufthaltiger Mikrokapseln hergestellt werden, die spezifisch so gestaltet sind, dass sie einer bezeichneten Druckerhöhung widerstehen können.By Use of this careful Control of cross-linking by adjusting the incubation time and temperature can Batches of air-containing microcapsules are produced that are specific are designed to withstand a designated pressure increase can.
Die zur Vernetzung der Mikrokapseln verwendete Temperatur kann ebenso wie die Länge der Inkubationszeit unbegrenzt variiert werden.The Temperature used to crosslink the microcapsules may as well like the length be varied indefinitely during the incubation period.
Beispiel 10: MikrokapselklassifizierungExample 10: Microcapsule Classification
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die mittlere Größe und Größenverteilung der Mikrokügelchen gesteuert werden können. Man kann jedoch ferner nach Wunsch erstrebte Größen beispielsweise durch Flotation auswählen. In einer homogenen Dispersion von Mikrokügelchen steigen größere Teilchen aufgrund der geringeren Dichte (mehr eingekapselte Luft) der größeren Teilchen schneller als kleinere Teilchen zur Oberfläche auf. Daher ändert sich, wenn man die Dispersion stehenläßt, die Teilchengrößenverteilung in jeder Höhe der Lösung in Bezug auf die Zeit.One Advantage of the method according to the invention is that the mean size and size distribution the microspheres can be controlled. However, one can also desire desired sizes, for example by flotation choose. In a homogeneous dispersion of microspheres, larger particles rise due to the lower density (more encapsulated air) of the larger particles faster than smaller particles to the surface. Therefore, changes if you leave the dispersion, the particle size distribution in every height the solution in terms of time.
Mikrokapseln wurden in 2000 ml einer 6% (G/V) Natriumchlorid und 0,1% (G/V) Pluronic F68 enthaltenden wäßrigen Lösung in einer Glasflasche dispergiert, wobei sich eine Flüssigkeitssäule von etwa 165 mm ergab. Ein Probenröhrchen wurde 50 mm unterhalb der Oberfläche der Flüssigkeit plaziert, um Proben in zeitlichen Abständen entnehmen zu können.microcapsules were in 2000 ml of a 6% (w / v) sodium chloride and 0.1% (w / v) Pluronic Aqueous solution containing F68 in a glass bottle dispersed, wherein a liquid column of about 165 mm resulted. A sample tube became 50 mm below the surface the liquid placed to take samples at intervals.
Durch Änderung der Standzeit und der Natriumchloridkonzentration konnten eine Vielzahl von Teilchengrößenverteilungen erzeugt und Mikrokapseln bis zu 2 μm herunter klassifiziert werden.By change The service life and sodium chloride concentration could be a variety of particle size distributions produced and microcapsules down to 2 microns downgraded classified.
Andere Naßtechniken zur Klassifizierung umfassen hydrodynamische Chromatographie und Feld-Strömungsfraktionierung. "Trockene" Techniken, die die Prinzipien der Aufschlämmung und der Querströmungsabtrennung verwenden, sind im Handel in Form der Microsplit(British Rem.)-, Zig-zag(Alpine)- und Turbo(Nissuin)-Klassifizierer erhältlich. Der von Nitettsu Mining Co hergestellte Winkelstromklassifizierer verwendet ein unterschiedliches Prinzip (den Coanda-Effekt), mit dem auch bei der Klassifizierung von Mikrokapseln gute Ergebnisse erreicht werden könnten.Other wet techniques for classification include hydrodynamic chromatography and field flow fractionation. "Dry" techniques that the Principles of the slurry and cross-flow separation are commercially available in the form of microsplit (British Rem.) -, Zig-zag (Alpine) and Turbo (Nissuin) classifiers available. The angular flow classifier manufactured by Nitettsu Mining Co. uses a different principle (the Coanda effect), with also good results in the classification of microcapsules could be achieved.
Weitere Details des Aufbaus der ZerstäubungsvorrichtungFurther details of the construction the sputtering device
In
Energieversorgung. Die Einheit kann nur an einem dreiphasigen Netzanschluß (50 oder 60 Hz) bei Wechselspannungen von 440, 415, 400, 380, 220, 220 V betrieben werden.Power supply. The unit can only be connected to a three-phase mains connection (50 or 60 Hz) at alternating voltages of 440, 415, 400, 380, 220, 220 V. operate.
Alle mit der Flüssigkeit oder dem Produkt in Kontakt kommenden Stellen sind aus säurebeständigem rostfreiem Stahl AISI 316 hergestellt.All with the liquid or parts in contact with the product are made of acid-resistant stainless steel Made of steel AISI 316.
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